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关于LDO在上电时电流过冲问题的诱因剖析

更新时间:2023-09-12 文章作者:佚名 信息来源:网络整理 阅读次数:

前文介绍了LDO的原理,其内部是一个负反馈调节电路,当遇见电流低于设定值进行降糖以及高于设定值进行电流补偿以达到稳压目的,而且有些品牌的LDO在上电时会出现一个短时间的电流过冲,如图1所示。QBR物理好资源网(原物理ok网)

图1某品牌LDO上电顿时电流过冲(波形放大后实拍)QBR物理好资源网(原物理ok网)

图为示波器设置为上升沿触发模式下,上电抓取的波形,每格500mV,经反复检测上电顿时电流过冲到3.8V左右,大部份单片机的工作电流最大值为3.6V,虽时常短时间缺相不会导致问题(芯片内部有一定的缺相保护),并且在大批量出货或则开关次数多的情况下,将会成一个严重的品质隐患,所以在设计时应当尽力避开这些情况。QBR物理好资源网(原物理ok网)

一、电压过冲缘由QBR物理好资源网(原物理ok网)

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在实际应用中,LDO的等效电路应如图2所示。QBR物理好资源网(原物理ok网)

图2实际应用中的等效电路(红色框为LDO内部原理)QBR物理好资源网(原物理ok网)

R_PCB为印制电路板上导线的阻值,通常很小很小,可忽视不计,电流过冲的关键诱因在于,即输出端电容的管脚寄生内阻(ESR)。上电顿时电容视为漏电,即C_out两端电流为0,若ESR过小,则V_OUT端瞬时电流也被拉低至0V,这时LDO内部负反馈电路会有一个大幅度的电流补偿,V_OUT顿时下降,此时V_DS(mos管漏源电流)很小QBR物理好资源网(原物理ok网)

V_OUT=V_IN-V_DSQBR物理好资源网(原物理ok网)

而且电容C_OUT充电时间很短,饱含电以后,V_OUT变为3.3V,而这时因为反馈回路须要响应时间,MOS管来不及调节,即V_DS还未减小,则会导致电流过冲,出现短时间小于3.3V的情况。QBR物理好资源网(原物理ok网)

二、解决方式QBR物理好资源网(原物理ok网)

对于电流过冲现象,目前网上大部份回答是加强电容,吸收掉过冲的能量,电容确实有混频作用,但不适宜用在此处电机电流过大怎么解决,减小电容的确可以促使输出端电容的充电时间延长,并且在充电完成后LDO输出端同样会出现电流晃动的情况。QBR物理好资源网(原物理ok网)

①因为ESR过小,上电顿时电容回路没有足够的阻值分压,输出端瞬时电流会被拉至接近0V,而反馈回路则会最大程度的开启mos管以实现稳压。QBR物理好资源网(原物理ok网)

②电容充电时间常数与充电电压无关,但充电曲线形状与充电电压有关电机电流过大怎么解决,电压越大,充电曲线越险峻,电容两端电流变化的就越快,而电流变化越快,则越不利于LDO内部的反馈调节。QBR物理好资源网(原物理ok网)

以上两点说明解决上电时电流过冲的方法是适当降低电容的ESR,测试时可以串联一个2.7Ω内阻,过冲情况会减少好多。不过在实际应用中遇见这些情况直接更换其他品牌的LDO就可以,电流过冲本身说明LDO生产时没有考虑到一些极端条件下的电流调整,目前有些品牌的LDO普遍有此现象,选型时还须要仔细检测,防止使用时毁坏其他元元件。QBR物理好资源网(原物理ok网)

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